武汉理工大学《汽车发动机设计》课程设计
VbWi?pz*(V'z?Vz)??pb*V*VV'z1.3b?1.3x.37?1.37dVx dVx??pa*V1a*VxVzVa代入相关的数据，Wi=1.6501kw，所以Pme=
＇Wi??m=1.402Mpa Vs 则Pe=140.2kw，误差小于百分之二 ，合理。
3 运动学的计算
3.1 曲柄连杆机构的类型 在往复活塞式内燃机中基本上采用的有三种曲柄连杆机构：中心曲柄连杆机构、偏心曲柄连杆机构、关机曲柄连杆机构。三种机构中中心曲柄连杆机构应用最为广泛，所以本次设计采用此种连杆机构 3.2 活塞的运动规律
? 活塞位移：x?r*[(1?cos?)?(1?cos2?)]
4 ??0.25，r—为曲轴半径，r?S/2?130/2?65mm
在EXCLE中，每隔5°曲轴转角取点相关数据见附表，经计算后，x??图3如下 图3
活塞位移0.140.120.1位移X/m0.080.060.040.020-0.02曲轴转角/°0100200300400500600700800活塞速度：v?r*?(sin?? ???2
sin2?)
n??261.80rad/s 30在EXCLE中，每隔5°曲轴转角取点相关数据见附表，经计算后，v??图4如下
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图4：
活塞速度2015105速度/m/s00-5-10-15-20曲轴转角/°100200300400500600700800
活塞加速度：a??2*r*(cos???cos2?)
在EXCLE中，每隔5°曲轴转角取点相关数据见附表，经计算后，a??图5如下：
图5
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活塞加速度70006000500040003000200010000-10000-2000-3000-4000加速度/m/s2100200300400500600700800曲轴转角/°3.4 连杆的运动规律
连杆做复合平面运动，是随活塞的往复运动以及绕活塞销的摆动合成，连杆相对于气缸中心的摆角为??arcsin(?sin?)
在EXCLE中，每隔5°曲轴转角取点相关数据见附表，经计算后，???图6如下： 图6
4, 动力学的计算
4.1 质量换算
连杆是做复杂平面运动的零件。为了便于计算，将整个连杆的质量ml用两个换算质量ml和m2来代换。假设ml是集中作用在连杆小头中心处，并只做往复运动的质量，m2集中作用在连杆大头中心处，并只沿圆周旋转运动的质量。令l
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l?l1l,m2?ml*1 ll 活塞，包括装在活塞上的活塞环和活塞销等零件，是沿气缸中心线做往复运动
为连杆长度，l1为连杆质心G至小头中心A的距离，则m1?ml*的，它们的质量可以看做是集中在活塞销的中心，并以mh表示。质量mh与换算到中心的连杆质量ml之和为往复直线运动部分的质量：mj?m1?mh；旋转质量：
mp?m1?mh
4.2 作用在活塞上的相关力
作用在活塞销中心的力，是p和pj的合力，p是气体作用力，pj是往复惯
gg性力。
4.2.1 气体作用力
气体作用力在曲柄连杆中传递，p对连杆产生拉力p2，还对气缸产生侧向p1。 pg??D2(P?P0)4
P——活塞顶上的压力，P0——活塞背压
根据气缸内压力与去后转角?关系，用EXCLE求解相关数据，图7如下 图7
Pg600005000040000Pg/N30000200001000000100200300400曲轴转角/°500600700800
4.2.2 往复惯性力
Fj在机构中的传递中与Fg很相似，Fj也使机构受负荷，也产生转矩和倾
覆力矩，由于Fj对汽缸盖没有作用，所以他不能在机内自行抵消，是向外表现的力，需由支承承受，初步预算，把活塞当成薄壁圆筒计算。有
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mh???(D2?(D?l)2)*H4 =
2.7*3.14*(102*102?92*92)*100 =0.411183kg
4*1000000其中D=102mm，l为活塞厚度10mm，活塞材料为共晶铝合金；?=2.7，H为活塞高度H=（0.8~1.0）D=100mm。
对于精度不高的估算，mj=1.8m活塞=0.74kg。则由于活塞和连杆小头的往复运动而引起的往复惯性力pj的大小和曲轴转角a满足下列关系式； pj=-ma=-0.74*r*?2*（cosa+?cos2a）
图8
Pj40003000200010000-10000-2000-3000-4000-5000-6000曲轴转角/°100200300400500600700800往复惯性力/N
4.2.3 旋转惯性力
Fr?mrr?2，当曲轴角速度不变时，Fr大小不变，方向总沿着曲轴半径向外。若不采用机构措施消除，他也是自由力，使曲轴轴承和内燃机承受支反力，不产生转聚合倾覆力矩
4.3 相关的分力的计算和求解
作用在活塞销中戏的力，是Pg和Pj的合力。P?Pj?Pg
把该力分解到连杆方向P2和垂直于气缸中心线方向P1。连杆方向的力P1沿连杆传递到连杆大头，该力是以同样的方向和大小作用在曲轴销上。把P1分解到曲柄销半径方向Pk和垂直于曲柄销半径方向pt。各力在大小上满足下列关系式： 侧压力P1?P*tan? 连杆力P2?P cos? 10